(57)【要約】【課題】  ころ軸受におけるエッジロードの発生を抑制すると共に、ころ転動面の軸方向中央部近傍の面圧も低減させて、長寿命化されたころ軸受及び該ころ軸受に用いられるころの製造方法を提供する。【解決手段】  ころ１２の転動面１２ａを研削加工によって所望の曲率半径Ｒ２を有する曲面に形成した後、該ころ１２を所望の曲率半径Ｒ２より小さな曲率半径Ｒ１の凹曲面１３ａを有する治具１３の凹曲面１３ａに押圧して、ころ１２の転動面１２ａの軸方向両端部１２ｂを塑性変形させてクラウニングを施す。上述したようにして製造されたころ１２を、転動面１２ａの曲率半径Ｒ２との差が少ない曲率半径Ｒ３で軌道面１１ａが形成された外輪、内輪１１間に組み込んでころ軸受１０とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころとからなるころ軸受であって、
前記ころの転動面は、軸方向中央部は研削加工により形成され、且つ軸方向両端部は塑性加工によりクラウニングが施されて形成されていることを特徴とするころ軸受。
【請求項２】
内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころとからなるころ軸受の前記ころの製造方法において、
前記ころの転動面を研削加工によって所望の曲率半径を有する曲面に形成した後、前記ころを前記所望の曲率半径より小さな曲率半径の凹曲面を有する治具の前記凹曲面に押圧して前記ころの転動面の軸方向両端部を塑性変形させてクラウニングを施すことを特徴とするころの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ころ軸受及びころの製造方法に関し、より詳細には、エッジロードの発生を緩和させて高許容負荷容量を持ち且つ長寿命の、例えば鉄鋼用レベラーのバックアップロール用軸受に好適なころ軸受及び該ころ軸受に用いられるころの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３（ａ）に示すように、ころ軸受の一例である自動調心ころ軸受１は、外輪２と、内輪３と、複数のころ４とから構成されている。外輪２の内周面には外輪軌道面２ａが形成され、内輪３の外周面には内輪軌道面３ａが形成されており、外輪軌道面２ａと内輪軌道面３ａとの間に円周方向に２列に配列された複数のころ４が回動自在に配設されている。外輪２にラジアル方向の荷重が矢印Ａ方向に作用すると、外輪軌道面２ａ及び内輪軌道面３ａと、ころ４との接触部には、面圧が作用する。図３（ｂ）に外輪軌道面２ａところ４との面圧分布曲線５、及び内輪軌道面３ａところ４との面圧分布曲線６を示す。一般的に、面圧分布は、図３（ｂ）に示すように、面圧分布曲線５、６の中央部５ａ、６ａが高く、端部に向かうに従って次第に低くなっている。そして、両端部において面圧が急激に高くなる、いわゆるエッジロード５ｂ、６ｂが生じた分布となっている。
【０００３】
局部的に面圧が高くなるエッジロード５ｂ、６ｂの存在は、ここを起点として早期剥離が生じる等、軸受寿命に悪影響を及ぼす。このため、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の自動調心ころ軸受１は、内輪軌道面３ａ（外輪軌道面２ａ）の曲率半径Ｒ１に対して、ころ４の転動面４ａの曲率半径Ｒ２を小さく設定して、エッジロード５ｂ、６ｂを低減させている。図４（ｃ）に内輪軌道面３ａの曲率半径Ｒ１に対して、ころ４の曲率半径Ｒ２を小さく設定したときの面圧分布曲線７を示す。こうすることにより、図４（ｃ）に示すように、転動面４ａの端部４ｂが内輪軌道面３ａ（外輪軌道面２ａ）に強く当接するのを防止してエッジロード７ｂを低く抑えるような工夫が施されていた。
【０００４】
また、アキシアル荷重が負荷される円筒ころ軸受において、内輪のつば面と、ころ端面の少なくとも一方に凸状の曲面を形成し、該曲面の曲率半径を所定の曲面形状となるように規定してエッジロードを発生し難くした円筒ころ軸受が開示されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−６５０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図４（ｃ）に示すように、内輪軌道面３ａ（外輪軌道面２ａ）の曲率半径Ｒ１と、ころ４の転動面４ａの曲率半径Ｒ２との差が大きいほどエッジロード７ｂは小さくなる。しかし、曲率半径Ｒ１と曲率半径Ｒ２との差が大きくなると、これに比例して、ころ４の転動面４ａの中央部の面圧７ａが高くなり、該中央部での損傷が生じ易くなって、結果として軸受全体としての軸受寿命が短くなる問題点がある。即ち、エッジロード７ｂと転動面４ａの中央部の面圧７ａとは、相関関係にあり、従来は、ころ４の転動面４ａの端部の面圧（エッジロード７ｂ）と、中央部の面圧７ａとのバランスが採れるように、内輪軌道面３ａ（外輪軌道面２ａ）の曲率半径Ｒ１と、ころ４の転動面４ａの曲率半径Ｒ２を設定していた。
【０００６】
しかし、高荷重が作用する自動調心ころ軸受１ほど、内輪軌道面３ａ（外輪軌道面２ａ）の曲率半径Ｒ１と、ころ４の転動面４ａの曲率半径Ｒ２との差を大きく設定してエッジロード７ｂを下げなければならず、これと共に中央部の面圧７ａが高くなって、軸受の長寿命化は困難であり、改善の余地があった。
【０００７】
また、特許文献１に開示された円筒ころ軸受は、アキシアル荷重が作用したとき、内輪のつば面と、ころ端面の間に発生するエッジロードの低減を図ったものであり、本発明のラジアル荷重作用時のエッジロード低減対策とは異なるものである。
【０００８】
本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ころ軸受におけるエッジロードの発生を抑制して長寿命のころ軸受及び該ころ軸受に用いられるころの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１）本発明に係るころ軸受は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころとからなるころ軸受であって、
前記ころの転動面は、軸方向中央部は研削加工により形成され、且つ軸方向両端部は塑性加工によりクラウニングが施されて形成されていることを特徴としている。
【００１０】
前記１）に記載のころ軸受によれば、ころ軸受のころの転動面は、軸方向中央部は研削加工により形成され、且つ軸方向両端部は塑性加工によりクラウニングが施されて形成されているので、高荷重がころ軸受に作用したとき、エッジロードが発生する部位に予め塑性加工によるクラウニングが付けられている。従って、ころの端部におけるエッジロードの発生を抑制することができる。また、ころの端部のエッジロードが低く抑えられているので、ころの転動面の曲率半径と、内輪及び外輪の軌道面の曲率半径との差を小さくして、ころ中央部近傍の面圧を低くすることができる。また、これによって、軸受寿命を長期化することができる。
【００１１】
２）本発明に係るころの製造方法は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面が形成された内輪と、前記外輪軌道面と前記内輪軌道面との間に転動自在に配設された複数のころとからなるころ軸受の前記ころの製造方法において、前記ころの転動面を研削加工によって所望の曲率半径を有する曲面に形成した後、前記ころを前記所望の曲率半径より小さな曲率半径の凹曲面を有する治具の前記凹曲面に押圧して前記ころの転動面の軸方向両端部を塑性変形させてクラウニングを施すことを特徴としている。
【００１２】
前記２）に記載のころの製造方法によれば、ころの転動面を研削加工によって所望の曲率半径を有する曲面に形成した後、該ころを所望の曲率半径より小さな曲率半径の凹曲面を有する治具の凹曲面に押圧して、ころの転動面の軸方向両端部を塑性変形させてクラウニングを施してころを製造するようにしたので、転動面の両端部に、ころ軸受の実使用状態に合った理想的な形状のクラウニングを施すことができる。また、これによって、エッジロードを抑制して、該エッジロード作用部からの早期剥離等の障害の発生を防止し、ころ軸受を長寿命化することができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、説明したように本発明のころ軸受によれば、ころ軸受のころの転動面は、軸方向中央部は研削加工により形成され、且つ軸方向両端部は塑性加工によりクラウニングが施されて形成されているので、高荷重がころ軸受に作用したとき、エッジロードが発生する部位に予め塑性加工によるクラウニングが付けられている。
【００１４】
従って、ころの端部におけるエッジロードの発生を抑制することができる。また、ころの端部のエッジロードが低く抑えられているので、ころの転動面の曲率半径と、内輪及び外輪の軌道面の曲率半径との差を小さくして、ころ中央部近傍の面圧を低くすることができる。また、これによって、軸受寿命を長期化することができる。
【００１５】
また、本発明のころの製造方法によれば、ころの転動面を研削加工によって所望の曲率半径を有する曲面に形成した後、該ころを所望の曲率半径より小さな曲率半径の凹曲面を有する治具の凹曲面に押圧して、ころの転動面の軸方向両端部を塑性変形させてクラウニングを施してころを製造するようにしたので、転動面の両端部に、ころ軸受の実使用状態に合った理想的な形状のクラウニングを施すことができる。また、これによって、エッジロードを抑制して、該エッジロード作用部からの早期剥離等の障害の発生を防止し、ころ軸受を長寿命化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は本発明の一実施形態であるころ軸受を示し、（ａ）は研削加工されたころが治具の凹曲面に押圧されて端部が塑性加工される状態を示す要部拡大図、（ｂ）は治具ところとの間の面圧分布を示す面圧分布図、図２は端部が塑性加工されてクラウニングが施されたころが組み込まれたころ軸受を示し、（ａ）は要部を拡大して示す模式図、（ｂ）は軌道面における面圧分布図である。
【００１８】
本発明の実施形態であるころ軸受１０のころ１２は、図１に示すように、転動面１２ａが研削加工によって曲率半径Ｒ２の曲面に形成される。次いで、ころ１２は、治具１３の凹曲面１３ａに矢印Ａ方向に強く押圧しながら回転させる。凹曲面１３ａの曲率半径Ｒ１は、ころ１２の転動面１２ａの曲率半径Ｒ２より、やや小さい曲率半径Ｒ１に設定されているので、ころ１２の端部１２ｂは凹曲面１３ａに強く押圧される。
【００１９】
このとき、ころ１２及び凹曲面１３ａに作用する面圧は、面圧分布曲線９を図１（ｂ）に示すように、中央部９ａは低く、両端部９ｂが極端に高い面圧（エッジロード）となる。これによって、ころ１２の端部１２ｂは塑性変形し、端部１２ｂにクラウニングが施される。クラウニングの形状は、ころ軸受１０が実際に使用される状態に近い状態で形成されるので、理想に近い形状のクラウニングとすることができる。
【００２０】
治具１３は、ころ１２の材質より高い硬度の材質とすることが要求され、例えば超硬合金やセラミック等を用いることができる。また、端部１２ｂの塑性変形を容易にするため、転動面１２ａの端部１２ｂの硬度を低くしておくことも可能である。ころ１２の一部分の硬度を下げるには、例えば浸炭材でころ１２を製作する際、端部１２ｂの近傍のみ浸炭処理を行わずに焼入れ処理するなどの方法で達成できる。
【００２１】
尚、塑性変形を受けるころ１２の端部１２ｂは、疲労履歴を受けるが、実稼働時にはクラウニングによって端部１２ｂに作用する面圧は緩和されており、負荷は小さくなっている。また、一般に、ころ１２は内輪軌道面１１ａや外輪軌道面より高い硬度を有しているため、比較的損傷を受け難く、実害はない。
【００２２】
本実施形態の作用を説明する。図２（ａ）に示すように、端部１２ｂに塑性加工によるクラウニングが施されたころ１２は、ころ軸受１０を構成する内輪１１と外輪（図示せず）との間に組み込まれる。内輪１１の内輪軌道面１１ａは、曲率半径Ｒ３を有する曲面に形成されている。曲率半径Ｒ３は、ころ１２の転動面１２ａの曲率半径Ｒ２より、僅かに大きい曲率半径に設定されている。ころ軸受１０にラジアル方向の負荷が掛かると、ころ１２の転動面１２ａと、内輪軌道面１１ａ及び外輪軌道面とに面圧が発生する。
【００２３】
図２（ｂ）に示すように、面圧分布曲線８は、クラウニングの作用によって両端のエッジロード８ｂが極めて小さくなっている。また、エッジロード８ｂの発生が抑制されているので、内輪軌道面１１ａ（外輪軌道面）の曲率半径Ｒ３は、ころ１２の転動面１２ａの曲率半径Ｒ２に近い値とすることができる。即ち、エッジロード８ｂと転動面１２ａの中央部の面圧８ａとは、相関関係にあり、内輪軌道面１１ａ（外輪軌道面）の曲率半径Ｒ３と、ころ１２の転動面１２ａの曲率半径Ｒ２との差を小さくすると、転動面１２ａの中央部の面圧８ａは小さくなるが、エッジロード８ｂが大きくなる。しかし、クラウニングによってエッジロード８ｂの発生が抑制されているので、エッジロード８ｂが小さい状態のまま、曲率半径Ｒ３と曲率半径Ｒ２との差を小さくすることができる。つまり、中央部の面圧８ａを小さくすることができる。
【００２４】
これによって、図２（ｂ）に示すように、面圧分布曲線８は、ころ１２の軸方向全長にわたってフラットであり、その大きさは小さくなっている。言い換えると、面圧は、局部的に大きい所はなく、平均化された大きさとなっており、早期剥離等の起点となる点がなく、ころ軸受１０の寿命を長期化することができる。
【００２５】
そして、本発明のころの製造方法は、内周面に外輪軌道面が形成された外輪と、外周面に内輪軌道面１１ａが形成された内輪１１と、外輪軌道面と内輪軌道面１１ａとの間に転動自在に配設された複数のころ１２とからなるころ軸受１０のころの製造方法において、ころ１２の転動面１２ａを研削加工によって所望の曲率半径Ｒ２を有する曲面に形成した後、ころ１２を所望の曲率半径Ｒ２より小さな曲率半径Ｒ１の凹曲面１３ａを有する治具１３の凹曲面１３ａに押圧して、ころ１２の転動面１２ａの軸方向両端部１２ｂを塑性変形させてクラウニングを施すことを特徴とする製造方法である。
【００２６】
尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、前述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００２７】
また、本発明においては、ころ軸受は自動調心ころ軸受として説明したが、これに限定されるものではなく、他の形式のころ軸受においても適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１及び図２は本発明に係り、図１は本発明のころ軸受を示し、（ａ）は転動面が研削加工されたころが治具の凹曲面に押圧されて端部が塑性加工される状態を示す要部拡大図、（ｂ）は治具ところとの面圧分布を示す面圧分布図である。
【図２】両端部が塑性加工されクラウニングが施されたころが組み込まれたころ軸受を示し、（ａ）は要部を拡大して示す模式図、（ｂ）は軌道面における面圧分布図である。
【図３】図３及び図４は従来例に係り、図３はころ軸受の一例である自動調心ころ軸受を示し、（ａ）は要部拡大縦断面図、（ｂ）は軌道面（外輪軌道面及び内輪軌道面）における面圧分布図である。
【図４】ころ軸受を示し、（ａ）はころ転動面及び内輪軌道面の曲率半径を示す要部拡大図、（ｂ）はころの側面図、（ｃ）は内輪軌道面における面圧分布図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０        ころ軸受
１１        内輪
１１ａ      内輪軌道面
１２        ころ
１２ａ      ころの転動面
１２ｂ      端部
１３       治具
１３ａ     凹曲面
Ｒ１       凹曲面の曲率半径
Ｒ２       転動面の曲率半径
Ｒ３        軌道面の曲率半径
【図１】
2005061527.tif 000003
【図２】
2005061527.tif 000004
【図３】
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【図４】
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